CN108281875A - 一种太赫兹波段的发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太赫兹波段的发光二极管，包括：双层石墨烯、太赫兹透明电极以及外加磁场，其中，太赫兹透明电极贴合于双层石墨烯一侧表面。在外加磁场的作用下，双层石墨烯中形成均匀分布的朗道能级、电子从较高朗道能级依次向下跃迁时，辐射频率接近的THz波段的光子以此发出THz波段的光，得到THz光源，其电子利用率高，辐射强度大、功耗较小，且结构简单，成本较低。

Description

一种太赫兹波段的发光二极管

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种发光二极管。

背景技术

太赫兹（THz）是一种新的、有很多独特优点的辐射源，包含了频率为0.1到10THz的电磁波，由于其光谱的特殊性，在通信、医疗成像、雷达探测、无损检测等领域都具有较为广泛的应用。

THz光源一直是THz研究中的一个重要方向，也是THz大规模应用的基础。目前，一般来说，THz波可以通过THz量子级联激光器、二极管倍频THz源、飞秒激光器、自由电子激光器等方法产生，但这些方法存在一定缺陷：成本较高、工作需要极低温、频率较低、输出功率低、単色性较差等，一定程度上影响应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种太赫兹波段的发光二极管，有效解决了现有THz光源成本高、功率低、单色性较差等技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种太赫兹波段的发光二极管，包括：双层石墨烯、太赫兹透明电极以及外加磁场，其中，

所述太赫兹透明电极贴合于所述双层石墨烯一侧表面。

进一步优选地，所述太赫兹透明电极由二硫化钼或二硫化钨或二硒化钼制备而成；且

所述太赫兹透明电极与所述双层石墨烯构成异质结结构。

进一步优选地，所述发光二极管中还包括一微腔，所述双层石墨烯和太赫兹透明电极置于所述微腔内。

进一步优选地，所述微腔中还包括反射镜，所述反射镜为多层介质布拉格反射镜，所述反射镜各层介质的厚度h为：

其中，c为光速，n为反射镜中各层介质的折射率，e为电子电量，B为外加磁场的磁感应强度。

本发明提供的太赫兹波段的发光二极管带来的有益效果在于：

在本发明中，在外加磁场的作用下，双层石墨烯中形成均匀分布的朗道能级、电子从较高朗道能级依次向下跃迁时，辐射频率接近的THz波段的光子以此发出THz波段的光，得到THz光源，其电子利用率高，辐射强度大、功耗较小，且结构简单，成本较低。

再有，双层石墨烯由二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼等二维材料制备而成，且其与双层石墨烯构成异质结结构，该异质结结构既可以有效的向双层石墨烯中注入能量合适的电子，且二维材料对THz波的吸收极低，不会影响发光二极管的发光效率。

最后，将双层石墨烯及太赫兹透明电极置于微腔结构中，此微腔要在增强特定频率的THz波的辐射的同时减少其他频率的电磁波辐射，以此设定多层介质布拉格反射镜以增强其效率，有效扩展该发光二极管的应用。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中太赫兹波段的发光二极管一种实施方式结构示意图；

图2为本发明中太赫兹波段的发光二极管另一种实施方式结构示意图；

图3为本发明中太赫兹波段的发光二极管另一种实施方式结构示意图。

附图标记：

1-双层石墨烯，2-太赫兹透明电极，3-外加磁场，4-微腔，5-间隔层，6-反射镜。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1所示为本发明提供的太赫兹波段的发光二极管一种实施方式结构示意图，从图中可以看出，在该发光二极管中包括：双层石墨烯1、太赫兹透明电极2以及线圈或永久磁铁构成的外加磁场3，其中，太赫兹透明电极2贴合于双层石墨烯1一侧表面。

在本实施方式中，太赫兹透明电极2由二硫化钼（MoS₂）或二硫化钨（WS₂）或二硒化钼（MoSe₂）等二维材料制备而成，且该太赫兹透明电极2与双层石墨烯1构成异质结结构。

在一实例中，该太赫兹透明电极2由单层二硫化钼制备而成，且双层石墨烯1与单层二硫化钼材料构成异质结结构。以此，在外加磁场3的作用下，通过此异质结结构向双层石墨烯1中注入适当电子，电子从较高朗道能级依次向下跃迁辐射频率接近的THz波段的光子，发出THz波段的光。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图2所示，在本实施方式中，发光二极管中除了包括双层石墨烯1、太赫兹透明电极2以及外加磁场3之外，还包括一微腔4（具体该微腔可以为金属微腔，外加磁场3可以置于该微腔4外部或内部），双层石墨烯1、太赫兹透明电极2置于微腔4内，以增强特定频率的THz波的辐射，减少其他频率的THz辐射。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图3所示，在该实施方式中，发光二极管中除了包括双层石墨烯1、太赫兹透明电极2及外加磁场3之外，还包括由间隔层5和多层介质布拉格反射镜6构成的微腔。

具体，当该多层介质布拉格各层介质厚度h为：

其中，c为光速，n为反射镜6中各层介质的折射率，e为电子电量，B为外加磁场3的磁感应强度。

在一实例中，微腔4结构中包括反射镜6为两层介质布拉格反射镜6，在该两层介质布拉格反射镜6中，各层厚度设定为和，其中c为光速，、分别是两种介质的折射率，e为电子电量，B为外加磁场3的磁感应强度。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种太赫兹波段的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管中包括：双层石墨烯、太赫兹透明电极以及外加磁场，其中，

所述太赫兹透明电极贴合于所述双层石墨烯一侧表面。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述太赫兹透明电极由二硫化钼或二硫化钨或二硒化钼制备而成；且

所述太赫兹透明电极与所述双层石墨烯构成异质结结构。

3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管中还包括一微腔，所述双层石墨烯和太赫兹透明电极置于所述微腔内。

4.如权利要求3或4所述的发光二极管，其特征在于，所述微腔中还包括反射镜，所述反射镜为多层介质布拉格反射镜，所述反射镜各层介质的厚度h为：

其中，c为光速，n为反射镜中各层介质的折射率，e为电子电量，B为外加磁场的磁感应强度。